Tag Archive | Công nghệ sinh học

Enzyme đột biến giúp tái chế nhanh chai nhựa PET

Các nhà khoa học đã tạo ra một loại enzyme vi khuẩn đột biến có thể làm phân hủy chai nhựa chỉ trong vài giờ để dùng cho mục đích tái chế. Đây là một loại enzyme vi khuẩn trong phân trộn (ủ từ lá cây) giúp tái chế chai nhựa với chất lượng cao.

(Ảnh: Shutterstock)

Các công nghệ tái chế hiện có thường chỉ tạo ra những loại nhựa dành cho quần áo và thảm. Carbios, công ty tạo ra bước đột phá trên cho biết họ đang nhắm đến việc tái chế với quy mô lớn trong vòng 5 năm. Trên thực tế, Carbios đã hợp tác với những tập đoàn lớn bao gồm Pepsi và L’Oréal để thúc đẩy việc phát triển. Các chuyên gia tư vấn độc lập cho rằng loại enzyme mới này là một bước tiến lớn.

Hàng tỷ tấn chất thải nhựa đã làm ô nhiễm hành tinh, từ Bắc Cực đến rãnh đại dương sâu nhất và đe dọa nghiêm trọng đến môi trường biển. Nhiều chiến dịch đã được tổ chức nhằm kêu gọi con người giảm thiểu sử dụng nhựa, nhưng công ty Carbios cho biết nhựa vẫn là loại vật liệu nhẹ, bền vững và rất hữu ích, vậy nên, việc tái chế nhựa thực sự là điều cần được tính đến.

Loại enzyme mới này đã được công bố trong nghiên cứu đăng trên tạp chí Nature vào hôm 8/4. Nghiên cứu bắt đầu bằng việc sàng lọc 100.000 vi sinh vật trong các loại phân để tìm ra những ứng cử viên sáng giá nhất, trong đó có cả loại bọ có trong phân trộn được ủ từ lá cây, được phát hiện lần đầu tiên vào năm 2012.

“Nó đã hoàn toàn bị bỏ quên, nhưng hóa ra đây lại là loài sinh vật tốt nhất,” giáo sư Alain Marty tại Đại học Toulouse (Pháp), giám đốc khoa học của Carbios cho biết.

Các nhà khoa học đã phân tích enzyme và tạo ra các đột biến để cải thiện khả năng phá hủy PET, loại nhựa thường dùng để sản xuất chai nước uống. Họ còn làm cho nó ổn định ở 720C, gần với nhiệt độ hoàn hảo để phân hủy nhanh.

Nhóm nghiên cứu đã sử dụng loại enzyme cải tiến này để phân hủy 1 tấn chai nhựa thải, kết quả là 90% khối lượng nhựa đã được phân hủy trong vòng 10 giờ. Sau đó các nhà khoa học đã sử dụng vật liệu phân hủy này để sản xuất ra các chai nhựa mới – đủ tốt để đựng thực phẩm.

Carbios đã thỏa thuận với công ty công nghệ sinh học Novozymes để sản xuất loại enzyme mới với quy mô lớn, sản xuất từ nấm. Phía Carbios cho biết chi phí sản xuất enzyme chỉ bằng 4% chi phí tạo ra nhựa mới từ dầu.

Tuy nhiên, các chai nhựa thải cũng phải được nghiền và làm nóng trước khi thêm enzyme, vì vậy nhựa PET tái chế sẽ đắt hơn nhựa mới. Tuy nhiên ông Martin Stephan, phó giám đốc điều hành của Carbios, cho biết nhựa tái chế chất lượng thấp hiện có được bán với giá cao do thiếu nguồn cung.

“Chúng tôi là công ty đầu tiên đưa công nghệ này ra thị trường,” ông Stephan cho hay. “Mục tiêu của chúng tôi là sẽ sản xuất tái chế với quy mô lớn vào năm 2024, 2025.”

Ông cho biết việc giảm thiểu sử dụng nhựa là một biện pháp giúp giải quyết vấn đề rác thải. “Nhưng tất cả chúng ta đều biết rằng nhựa mang lại rất nhiều giá trị cho xã hội, trong thực phẩm, chăm sóc y tế, giao thông vận tải. Vấn đề nằm ở rác thải nhựa.”

Biện pháp giúp giải quyết vấn đề là tăng cường việc thu gom rác thải nhựa. Bởi hiện tại có khoảng một nửa lượng nhựa đều được thải ra môi trường hoặc trong các bãi rác, ông Stephan cho hay.

Vào năm 2018, một nhóm các nhà khoa học cho biết họ đã vô tình tạo ra một loại enzyme phân hủy chai nước uống bằng nhựa. Một trong những nhóm tạo ra bước tiến này, Giáo sư John McGeehan, giám đốc Trung tâm Đổi mới Enzyme tại Đại học Portsmouth, cho biết Carbios là công ty hàng đầu trong việc chế tạo enzyme để phân hủy PET ở quy mô lớn và thành quả mới là một bước tiến lớn.

“Nó cho thấy khả năng tái chế sinh học trên quy mô lớn của PET. Đây là một sự tiến bộ rất lớn về tốc độ, hiệu quả và khả năng chịu nhiệt,” ông McGeehan cho biết. “Điều này cho thấy một bước tiến đáng kể trong việc tái chế PET theo chu trình khép kín và giúp giảm thiểu sự phụ thuộc của chúng ta vào dầu, cắt giảm khí thải các-bon và việc sử dụng năng lượng, đồng thời khuyến khích thu gom và tái chế chất thải nhựa.”

Các nhà khoa học cũng đang phát triển những biện pháp sinh học nhằm phân hủy các loại nhựa chủ yếu khác. Vào tháng 3 vừa qua, các nhà nghiên cứu người Đức cho biết một con bọ đã ăn chất polyurethane độc hại, trong khi nghiên cứu trước đó đã chỉ ra rằng ấu trùng của bướm sáp – thường được nhân giống làm mồi câu cá – có thể ăn các túi polythene.

Theo Trí Thức VN: Read More

Giáo sư Nobel bác bỏ thông tin liên quan đến tuyên bố ‘virus corona nhân tạo’

Giáo sư Tasuku Honjo, người được trao giải thưởng Nobel Y học và Sinh lý học năm 2018, đã bác bỏ thông tin liên quan đến bài đăng trên phương tiện truyền thông xã hội tuyên bố về việc virus corona là “nhân tạo”, “phát minh” trong phòng thí nghiệm.

“Trước những mất mát về kinh tế và sự đau khổ diễn ra trên toàn cầu do đại dịch Covid-19 gây ra, tôi rất buồn khi thấy tên mình và Đại học Kyoto bị sử dụng để truyền bá những thông tin sai lệch”, GS. Honjo nói trong một tuyên bố ngày 28/4.

{keywords}
Giáo sư Nobel bác bỏ thông tin liên quan đến tuyên bố ‘virus corona nhân tạo’

Một bài đăng giả mạo có đề cập đến thông tin GS. Honjo đã có 40 năm nghiên cứu về động vật và virus học. Ông cũng đã làm việc 4 năm trong phòng thí nghiệm Vũ Hán ở Trung Quốc. Bài đăng cũng trích lời khẳng định của GS. Honjo về thông tin: Virus corona không phải tự nhiên. Nó cũng không đến từ dơi. Đó là do Trung Quốc sản xuất”.

Tuy nhiên, GS. Honjo khẳng định ông không đưa ra bất kỳ tuyên bố nào như vậy. Những thông tin trong bài đăng là bịa đặt.
“Ở giai đoạn này, khi mọi nỗ lực của chúng ta đều dồn vào việc điều trị bệnh, ngăn chặn sự lây lan của virus và lên kế hoạch cho một khởi đầu mới, việc phát đi những tuyên bố vô căn cứ liên quan đến nguồn gốc của dịch bệnh sẽ gây thêm hoang mang một cách nguy hiểm”, GS. Honjo nói.

Trước đó, GS. Honjo có trả lời trên một tờ báo trụ sở tại Nhật Bản, trong đó ông nói rằng căn bệnh này bắt đầu từ Trung Quốc, nhưng nước này cũng sẽ là nơi đầu tiên khỏi bệnh. Ông không đề cập tới bất cứ điều gì liên quan đến virus corona là một loại virus nhân tạo.

Ông Tasuku Honjo là một vị giáo sư nổi tiếng tại Viện nghiên cứu cao cấp của Đại học Kyoto, Nhật Bản. Ông đã được trao giải thưởng Nobel về Y học và Sinh lý học năm 2018 vì phát hiện ra PD- 1 và ý nghĩa của nó đối với liệu pháp miễn dịch ung thư.
“Đây là thời gian cho tất cả chúng ta, đặc biệt là những người luôn cống hiến cho sự nghiệp nghiên cứu khoa học, để cùng nhau chiến đấu với “kẻ thù” chung này. Chúng ta không thể trì hoãn bất cứ giây phút nào trong nỗ lực này để cứu lấy mạng sống của đồng loại”, ông nói.

Viet’s Post (Theo Asian Scientist và Vietnamnet: Read More)

Việt Nam công bố kết quả nuôi cấy virus các ca tái dương tính Covid-19

Kết quả nuôi cấy mẫu virus của các bệnh nhân tái dương tính với Covid-19 cho thấy, virus không phát triển.

Trao đổi với VietNamNet, PGS.TS Lê Thị Quỳnh Mai, Phó Viện trưởng Viện Vệ sinh dịch tễ Trung ương cho biết, sau khi ghi nhận 9 bệnh nhân Covid-19 tái dương tính trở lại, Viện đã nhận được 5 mẫu bệnh phẩm gửi đến để nuôi cấy lại virus SARS-CoV-2.

Trong số này có 3 mẫu bệnh phẩm gửi từ BV Bệnh nhiệt đới Trung ương của các bệnh nhân 74, 137, 188; 2 mẫu từ Quảng Ninh chuyển lên của bệnh nhân 52 và 149.

“Chúng tôi mới thực hiện nuôi cấy được 3 mẫu nhưng sau 1 tuần nhận thấy virus trong các mẫu này không phát triển”, PGS Mai thông tin.

{keywords}
Chuyên gia của Viện vệ sinh dịch tễ xem hình ảnh nuôi cấy virus SARS-CoV-2

PGS Mai giải thích, việc virus không phát triển có 2 khả năng.

Khả năng thứ nhất, virus rất yếu, không có khả năng nhân lên, không đủ nồng độ lây nhiễm cho tế bào hay khuyếch đại lên tế bào.

Khi được hỏi liệu sau một thời gian, virus có khả năng nhân lên tiếp và lây cho người khác không, PGS Mai khẳng định rất khó xảy ra.

“Tế bào của vật chủ là ‘món ăn’ virus thích nhất rồi. Chúng ta có thể tưởng tượng, virus trong cơ thể bệnh nhân tái dương tính như người già yếu, mình mời thịt gà họ cũng không ăn được, không sống được nên không có khả năng lây cho người khác”, PGS Mai nói.

PGS giải thích thêm, virus SARS-CoV-2 muốn lây được sang cho người khác cần có 3 yếu tố: Thứ nhất, virus phải khoẻ; thứ hai, phải nhân lên và có nồng độ nhất định; thứ ba, lây cho người yếu, vì nếu người khoẻ, khi virus vào cơ thể sẽ bị đánh bật và bị tiêu diệt luôn.

Khả năng thứ hai, cũng có thể là xác virus, dù rất khó nhưng không thể loại trừ.

Theo PGS Mai, đây chỉ là kết quả nuôi cấy lần đầu, Viện sẽ tiếp tục nuôi cấy thêm 2 lần nữa để có khẳng định chính xác.

Tại Việt Nam, trường hợp đầu tiên dương tính sau khi được công bố khỏi bệnh là bệnh nhân 22, quốc tịch Anh, 60 tuổi, điều trị tại BV đa khoa Đà Nẵng.

Kế đó là các bệnh nhân 188, 137, 36, 52, 149, 74, 207 và 224. Trong đó duy nhất trường hợp 188 có triệu chứng ho khan từng cơn, còn lại được phát hiện dương tính trở lại trong quá trình lấy mẫu xét nghiệm để theo dõi.

Đến sáng 28/4, 3 bệnh nhân 36, 52 và 149 đã có kết quả xét nghiệm âm tính trở lại. Số còn lại đang tiếp tục được cách ly, theo dõi.

Bộ Y tế cho biết, việc các bệnh nhân Covid-19 sau khỏi bệnh dương tính trở lại không phải là cá biệt tại Việt Nam. Ngay tại Hàn Quốc cũng gặp phải tình trạng tương tự, hiện có khoảng 160 bệnh nhân dương tính lại sau trung bình 13,5 ngày ra viện.

Đáng lưu ý, đến nay chưa ghi nhận trường hợp nào lây nhiễm Covid-19 từ những bệnh nhân tái dương tính. Tổ chức Y tế Thế giới đang điều tra về các trường hợp này.

Viet’s Post (Theo Vietnamnet: Read More)

3 biến thể và các tuyến lây nhiễm được xác định thông qua phân tích 160 bộ gen SARS-CoV-2 gây ra COVID-19 trên khắp toàn cầu

Trong một công bố mới nhất trên Tạp chí danh tiếng PNAS khi phân tích 160 bộ gen của virus SARS-CoV-2 ở các bệnh nhân COVID-19 từ khắp nơi trên thế giới, các nhà khoa học đã phát hiện ba biến thể khác nhau của virus (loại A, B và C) và các tuyến lây nhiễm của các biến thể này. Các loại A và C được tìm thấy có tỷ lệ cao tương ứng ở Mỹ và Châu Âu. Ngược lại, loại B xuất hiện phổ biến nhất ở Đông Á và bộ gen tổ tiên của nó dường như không lan ra ngoài Đông Á nếu không bị đột biến thành các nhóm khác có nguồn gốc từ loại B. Điều này thể hiện hiệu ứng kẻ sáng lập hoặc hiện tượng kháng miễn dịch hay kháng môi trường nhằm chống lại loại này ở bên ngoài châu Á.

Tiến sĩ Forster, một nhà di truyền học tại Đại học Cambridge, và các đồng nghiệp đã sử dụng dữ liệu từ bộ gen virus SARS-CoV-2 được lấy mẫu từ khắp nơi trên thế giới trong khoảng thời gian từ ngày 24 tháng 12 năm 2019 đến ngày 4 tháng 3 năm 2020. Các tác giả của nghiên cứu này cho biết có rất nhiều đột biến xảy ra nhanh chóng, gọn gàng trong cây phát sinh chủng loại của các hệ gen SARS-CoV-2. Nhóm tác giả đã sử dụng thuật toán mạng di truyền để xây dựng cây phát sinh chủng loại. Các kỹ thuật này hầu hết được biết đến để lập bản đồ các biến đổi di truyền của quần thể người tiền sử thông qua trình tự DNA. Đây là lần đầu tiên chúng được sử dụng để theo dõi các con đường lây nhiễm của một loại vi rút corona như SARS-CoV-2.

Kết quả nghiên cứu đã phát hiện có ba biến thể khác nhau của virus, mỗi loại bao gồm các nhóm chủng có liên quan chặt chẽ với nhau. Biến thể loại A có quan hệ gần nhất với chủng vi rút được phát hiện ở loài dơi, là nhóm chủng có mặt ở Vũ Hán từ ban đầu, nhưng đáng ngạc nhiên là loại A không phải là loại virus chiếm ưu thế của thành phố này.

Mạng lưới phát sinh chủng loại của 160 bộ gen SARS-CoV-2. A là nhóm virus gốc BatCoVRaTG13 từ loài dơi ( Rhinolophus affinis) ở tỉnh Vân Nam, Trung Quốc. Diện tích vòng tròn tỷ lệ thuận với số lượng loài và mỗi nốt trên các liên kết đại diện cho một vị trí nucleotide đột biến. Ảnh: Forster et al, doi: 10.1073 / pnas.2004999117.

Các phiên bản đột biến của loại A đã được tìm thấy ở những người Mỹ từng sống ở Vũ Hán và một tỷ lệ lớn virus loại A được tìm thấy ở các bệnh nhân đến từ Mỹ và Úc.

Loại B là nhóm virus chính của Vũ Hán, có mặt phổ biến ở những bệnh nhân từ khắp các nước Đông Á. Tuy nhiên, biến thể loại này đã không đi xa hơn bên ngoài khu vực nếu không bị đột biến thành loại khác. Điều này ngụ ý nguồn phát sinh virus là từ Vũ Hán hoặc có sự đề kháng bởi hệ miễn dịch hoặc môi trường chống lại loại này ở bên ngoài Đông Á.

Biến thể loại C là loại chính của châu Âu, được tìm thấy ở những bệnh nhân sớm từ Pháp, Ý, Thụy Điển và Anh. Nó không có trong mẫu nghiên cứu ở Trung Quốc đại lục, nhưng được thấy ở Singapore, Hồng Kông và Hàn Quốc.

Phân tích mới cũng cho thấy rằng một trong những lần lây nhiễm virus sớm nhất vào Ý là thông qua ca nhiễm đầu tiên được ghi nhận ở Đức vào ngày 27 tháng 1, và một con đường lây nhiễm sớm khác của Ý có liên quan đến các chủng virus từ Singapore.

Điều quan trọng là các kỹ thuật phân tích mạng di truyền của nhóm tác giả đã vạch ra chính xác các tuyến lây nhiễm được thiết lập trước đây. Thực tế là các đột biến và dòng virus đã kết nối thành công các dấu chấm của các trường hợp đã biết.

Do đó, các nhà khoa học cho rằng các phương pháp phân tích phát sinh chủng loại này có thể được áp dụng cho phân tích trình tự bộ gen của các virus corona mới nhất để giúp dự đoán các điểm nóng trong tương lai về con đường truyền bệnh và phát sinh đột biến.

Phân tích mạng di truyền có khả năng giúp xác định các nguồn lây nhiễm COVID-19 chưa được chứng thực, sau đó có thể được kiểm dịch để ngăn chặn sự lây lan của căn bệnh này trên toàn thế giới.

Các biến thể A, liên quan chặt chẽ nhất với virus được tìm thấy ở cả dơi và tê tê, hiện vẫn đang được các nhà khoa học mô tả là gốc rễ của sự bùng phát đại dịch.

Loại B có nguồn gốc từ A, cách nhau bởi hai đột biến, sau đó đến lượt loại C được phát sinh từ loại B.

Các tuyến lây nhiễm của 3 biến chủng A, B và C trên khắp thế giới. Video+Ảnh: dailymail.co.uk.

Các tác giả cho biết, sở dĩ biến thể B chỉ có mặt ở Đông Á có thể là kết quả của hiệu ứng kẻ sáng lập: hiện tượng “thắt cổ chai” di truyền đã xảy ra khi trong trường hợp các chủng virus này mới được tạo thành từ một nhóm nhỏ nhưng bị cách ly trong thành phố.

Tiến sĩ Forster còn cho biết có thể có một lời giải thích khác đáng để xem xét, đó là virus loại B Vũ Hán có thể thích nghi về mặt miễn dịch hoặc môi trường với một bộ phận lớn dân số Đông Á. Có thể chúng cần phải đột biến để vượt qua sự kháng cự bên ngoài Đông Á. Chúng ta dường như thấy tốc độ đột biến ở Đông Á chậm hơn các nơi khác, trong giai đoạn ban đầu này.

Viet’s Post

Tài liệu gốc: Peter Forster et al. Phylogenetic network analysis of SARS-CoV-2 genomes. PNAS, published online April 8, 2020; doi: 10.1073/pnas.2004999117

Tại sao có nhiều loài thực vật? Tại sao một số cây phát triển mạnh hơn cây khác?

Nhà sinh thái học Noelle Beckman của Đại học Bang Utah và các đồng nghiệp Philippe Marchand của Đại học Quebec, Liza Comita của Đại học Yale, Joseph Wright của Viện nghiên cứu nhiệt đới Smithsonian ở Panama, Richard Condit của Bảo tàng lịch sử tự nhiên Chicago và nhà sinh thái học nổi tiếng quốc tế Stephen P. Hubbell của Đại học California, Los Angeles, vừa giúp chúng ta trả lời những câu hỏi này thông qua những phát hiện gần đây đã được công bố về quá trình chuyển đổi từ hạt sang cây giống trong tạp chí Sinh thái học (Ecology).
Các nhà khoa học đã nghiên cứu các đặc điểm không gian của 24 loài cây từ dữ liệu được thu thập tại đảo Barro Colorado, nằm trong khu vực hồ Gatun nhân tạo ở kênh đào Panama.
Beckman, giáo sư trợ tá tại Khoa Sinh học của Đại học Bang Utah và Trung tâm Sinh thái học của Đại học Bang Utah cho biết: “Hầu hết các hạt giống được phân tán gần cây mẹ, nơi tỷ lệ chết cũng được dự kiến ​​là cao nhất, do cạnh tranh với anh chị em hoặc sự hấp dẫn của thiên địch.”
Tỷ lệ chết phụ thuộc vào khoảng cách trong quá trình chuyển đổi từ hạt sang cây thường được quan sát trong các khu rừng nhiệt đới, nhưng một số nghiên cứu đã nghiên cứu chặt chẽ các đường cong thể hiện mối quan hệ giữa khoảng cách không gian và tỷ lệ sống này.

Cận cảnh cây Apeiba Membranacea, thường được gọi là lược khỉ, được tìm thấy trong các khu rừng nhiệt đới ở Trung Mỹ. Ảnh: Steven Paton, Viện nghiên cứu nhiệt đới Smithsonian

Trong nghiên cứu này, Beckman và các đồng nghiệp đã kiểm tra các mô hình không gian của hạt giống và cây con sống sót.
“Từ các mô hình không gian, kết quả có thể cho chúng ta biết điều gì đó về các cơ chế tạo ra các mô hình này và tiềm năng cho các cơ chế đó cho phép các loài thực vật khác nhau tồn tại,” cô nói.
Chẳng hạn, Giả thuyết Janzen-Connell là một lời giải thích được thử nghiệm rộng rãi cho thấy các loài động vật ăn cỏ, mầm bệnh và các loài thiên địch khác làm cho cây giống ở các khu vực gần cây bố mẹ không thể sống sót để sinh sản, tạo ra khoảng cách xa hơn giữa các cây trồng.
“Cơ chế này có thể cho phép các loài cùng tồn tại”, Beckman nói. “Tuy nhiên, mật độ hạt có thể cao hơn rất nhiều bên dưới cây mẹ so với xa hơn. Do đó, ngay cả khi một phần lớn hạt giống bị giết bởi thiên địch, một số lượng lớn cây con có thể sống sót dưới gốc cây so với ở xa.”
Mô hình không gian của sự phát tán hạt giống và cây con sống sót này được gọi là mô hình Hubbell.
“Nó cho thấy ảnh hưởng mạnh mẽ của tỷ lệ tử vong trải qua từ giai đoạn hạt giống đến giai đoạn cây con có thể không đủ để thúc đẩy sự đa dạng ở quanh gốc cây,” Beckman nói.

Viet’s Post (Theo Phys.org)

Trí tuệ nhân tạo vừa tìm được kháng sinh mới tiêu diệt các vi khuẩn “cứng đầu” nhất

Các nhà khoa học từ Viện Công nghệ Massachusetts (MIT) vừa sử dụng một mô hình học sâu (deep-learning) để xác định một loại thuốc mới có thể tiêu diệt mạnh mẽ nhiều loài vi khuẩn kháng kháng sinh. Công trình đột phá này cho thấy sự thay đổi mô hình trong phát hiện kháng sinh mới và thậm chí phát hiện ra thuốc nói chung. Học sâu là một nhánh của ngành học máy (machine learning) dựa trên một tập hợp các thuật toán để cố gắng mô hình dữ liệu trừu tượng hóa ở mức cao bằng cách sử dụng nhiều lớp xử lý với cấu trúc phức tạp, hoặc bằng cách khác bao gồm nhiều biến đổi phi tuyến. Sử dụng thuật toán học sâu, các nhà nghiên cứu MIT đã xác định được một hợp chất kháng sinh mới mạnh mẽ. Trong các thử nghiệm trong phòng thí nghiệm, loại thuốc này đã tiêu diệt nhiều vi khuẩn gây bệnh nguy hiểm nhất trên thế giới, bao gồm một số chủng kháng tất cả các loại kháng sinh đã biết. Loại thuốc này cũng đã được thử nghiệm thành công trong hai mô hình chuột khác nhau.

Các nhà nghiên cứu MIT đã sử dụng thuật toán học máy để xác định một loại thuốc gọi là halicin tiêu diệt nhiều chủng vi khuẩn. Halicin (hàng trên cùng) đã ngăn chặn sự phát triển của kháng kháng sinh ở E. coli, trong khi ciprofloxacin (hàng dưới) thì không.
Hình: Phòng thí nghiệm Collins tại MIT

Trong nghiên cứu này, một mô hình máy tính, có thể sàng lọc hơn một trăm triệu hợp chất hóa học trong vài ngày, đã được thiết kế để chọn ra các loại kháng sinh tiềm năng tiêu diệt vi khuẩn bằng các cơ chế khác với các loại thuốc hiện có.

James Collins, Giáo sư Kỹ thuật và Khoa học Y tế của Viện Kỹ thuật và Khoa học Y tế (IMES) và Bộ môn Kỹ thuật Sinh học thuộc Viện MIT cho biết: “Chúng tôi muốn phát triển một nền tảng cho phép chúng tôi khai thác sức mạnh của trí tuệ nhân tạo để mở ra một thời đại mới của khám phá về thuốc kháng sinh. Cách tiếp cận của chúng tôi đã khám phát ra phân tử tuyệt vời này, được cho là một trong những loại kháng sinh mạnh nhất đã được phát hiện.”

Trong nghiên cứu mới của họ, các nhà nghiên cứu cũng xác định một số ứng cử viên kháng sinh đầy triển vọng khác, mà họ đang dự định thử nghiệm thêm. Họ tin rằng mô hình này cũng có thể được sử dụng để thiết kế các loại thuốc mới, dựa trên những gì nó đã tự học về cấu trúc hóa học nhằm cho phép thuốc tiêu diệt vi khuẩn.

Regina Barzilay, Giáo sư Kỹ thuật Điện và Khoa học Máy tính của Phòng thí nghiệm Khoa học Máy tính và Trí tuệ nhân tạo của MIT (CSAIL) cho biết, mô hình học máy có thể khám phá, trong silico, tức là trong không gian hóa học rộng lớn, mà nếu sử dụng cách tiếp cận thực nghiệm truyền thống có thể cực kỳ tốn kém.

Một con đường khám phá thuốc mới

Trong vài thập kỷ qua, rất ít loại kháng sinh mới đã được phát triển và hầu hết các loại kháng sinh mới được phê duyệt này là các biến thể hơi khác một chút của các loại thuốc hiện có. Các phương pháp hiện tại để sàng lọc kháng sinh mới thường rất tốn kém, đòi hỏi đầu tư thời gian đáng kể và thường bị giới hạn trong phạm vi hẹp của đa dạng hóa học.
Hơn nữa, “chúng ta đang phải đối mặt với một cuộc khủng hoảng đang gia tăng xung quanh tình trạng kháng kháng sinh và tình trạng này đang được tạo ra bởi cả hai yếu tố. Một là gia tăng mầm bệnh kháng với kháng sinh hiện có và hai là con đường mòn đang đi trong ngành công nghệ sinh học và dược phẩm nhằm tìm kiếm kháng sinh mới”, ông Collins nói.

Để cố gắng tìm ra các hợp chất hoàn toàn mới lạ, ông đã hợp tác với Barzilay, Giáo sư Tommi Jaakkola và các sinh viên của họ, Kevin Yang, Kyle Swanson và Wengong Jin, những người trước đây đã phát triển các mô hình học máy có thể được huấn luyện để phân tích các cấu trúc phân tử của các hợp chất và phân tích tương quan chúng với các đặc điểm cụ thể, chẳng hạn như khả năng tiêu diệt vi khuẩn.

Ý tưởng sử dụng các mô hình máy tính dự đoán cho sàng lọc silico không phải là mới, nhưng cho đến nay, các mô hình này không đủ chính xác để khám phá thuốc. Trước đây, các phân tử được biểu diễn dưới dạng vectơ phản ánh sự hiện diện hoặc vắng mặt của các nhóm hóa học nhất định. Tuy nhiên, các thuật toán gọi là mạng thần kinh (neural networks) mới có thể tự động tìm hiểu các biểu diễn này, ánh xạ các phân tử thành các vectơ liên tục được sử dụng để dự đoán các thuộc tính của chúng.

Trong trường hợp này, các nhà nghiên cứu đã thiết kế mô hình của họ để tìm kiếm các tính năng hóa học làm cho các phân tử có hiệu quả trong việc tiêu diệt vi khuẩn E. coli. Để làm như vậy, họ đã huấn luyện mô hình với khoảng 2.500 phân tử, bao gồm khoảng 1.700 loại thuốc được FDA phê chuẩn và một bộ 800 sản phẩm tự nhiên với cấu trúc đa dạng và có nhiều hoạt tính sinh học.

Sau khi mô hình được huấn luyện, các nhà nghiên cứu đã thử nghiệm nó tại Trung tâm tái chế thuốc của Viện Broad, một thư viện gồm khoảng 6.000 hợp chất. Mô hình đã chọn ra một phân tử được dự đoán là có hoạt tính kháng khuẩn mạnh và có cấu trúc hóa học khác với bất kỳ loại kháng sinh nào hiện có. Sử dụng một mô hình học máy khác, các nhà nghiên cứu cũng chỉ ra rằng phân tử này có khả năng có độc tính thấp đối với tế bào người.

Phân tử này, mà các nhà nghiên cứu quyết định gọi là halicin, xuất phát từ hệ thống trí tuệ nhân tạo viễn tưởng trong tác phẩm “2001: A Space Odyssey”, đã được khảo sát trước đây là thuốc trị tiểu đường tiềm năng. Các nhà nghiên cứu đã thử nghiệm nó với hàng tá chủng vi khuẩn được phân lập từ bệnh nhân và được nuôi trên đĩa thạch trong phòng thí nghiệm và phát hiện ra rằng nó có thể tiêu diệt nhiều loại vi khuẩn kháng thuốc, bao gồm Clostridium difficile, Acinetobacter baumanniiMycobacterium tuberculosis. Thuốc có tác dụng chống lại mọi loài mà họ đã thử nghiệm, ngoại trừ Pseudomonas aeruginosa, một tác nhân gây bệnh phổi khó điều trị.

Để kiểm tra hiệu quả của halicin, ở trên mô hình động vật sống, các nhà nghiên cứu đã sử dụng nó để điều trị cho những con chuột bị nhiễm Acinetobacter baumannii, một loại vi khuẩn đã lây nhiễm nhiều lính Mỹ đang đóng quân ở Iraq và Afghanistan. Chủng Acinetobacter baumannii mà họ sử dụng có khả năng kháng tất cả các loại kháng sinh đã biết, nhưng việc sử dụng thuốc mỡ chứa halicin đã loại bỏ hoàn toàn các bệnh nhiễm trùng trong vòng 24 giờ.

Các nghiên cứu sơ bộ cho thấy rằng halicin tiêu diệt vi khuẩn bằng cách phá vỡ khả năng duy trì gradient điện hóa trên màng tế bào của chúng. Gradient này là cần thiết, cùng với các chức năng khác, để tạo ra ATP (các phân tử mà các tế bào sử dụng để dự trữ năng lượng), vì vậy nếu gradient này bị phá vỡ, các tế bào sẽ chết. Các nhà nghiên cứu cho biết cơ chế kháng khuẩn này có thể gây khó khăn cho vi khuẩn.

Khi chúng ta làm việc với một phân tử có khả năng liên kết với các thành phần màng, một tế bào không thể đòi hỏi phải có được một đột biến đơn lẻ hoặc một vài đột biến để thay đổi hóa học của màng ngoài. Đột biến như thế có xu hướng phức tạp hơn rất nhiều trong quá trình tiến hóa trong tự nhiên. Trong nghiên cứu này, các nhà nghiên cứu phát hiện ra rằng E. coli không phát triển bất kỳ sự đề kháng nào với halicin trong thời gian điều trị 30 ngày. Ngược lại, vi khuẩn bắt đầu phát triển đề kháng với kháng sinh ciprofloxacin trong vòng một đến ba ngày, và sau 30 ngày, vi khuẩn này kháng ciprofloxacin cao gấp 200 lần so với lúc bắt đầu thí nghiệm.

Hiên tại các nhà nghiên cứu đang có kế hoạch theo đuổi các nghiên cứu sâu hơn về halicin, hợp tác với một công ty dược phẩm hoặc tổ chức phi lợi nhuận, với hy vọng phát triển nó để sử dụng cho con người.

Các phân tử được tối ưu hóa

Sau khi xác định halicin, các nhà nghiên cứu cũng sử dụng mô hình của họ để sàng lọc hơn 100 triệu phân tử được chọn từ cơ sở dữ liệu ZINC15, một bộ sưu tập trực tuyến khoảng 1,5 tỷ hợp chất hóa học. Việc sàng lọc này, chỉ mất ba ngày, đã xác định 23 ứng cử viên có cấu trúc không giống với các loại kháng sinh hiện có và được dự đoán là không độc hại với tế bào người.

Trong các thử nghiệm trong phòng thí nghiệm chống lại năm loài vi khuẩn, các nhà nghiên cứu phát hiện ra rằng tám trong số các phân tử cho thấy hoạt động kháng khuẩn và hai phân tử có hoạt tính đặc biệt mạnh. Các nhà nghiên cứu hiện có kế hoạch kiểm tra các phân tử này hơn nữa và cũng để sàng lọc thêm cơ sở dữ liệu ZINC15.

Các nhà nghiên cứu cũng có kế hoạch sử dụng mô hình của họ để thiết kế kháng sinh mới và tối ưu hóa các phân tử hiện có. Ví dụ, họ có thể huấn luyện mô hình để thêm các tính năng làm cho một loại kháng sinh cụ thể chỉ nhắm vào một số vi khuẩn nhất định, ngăn chặn nó tiêu diệt vi khuẩn có lợi trong đường tiêu hóa của bệnh nhân.

Roy Kishony, Giáo sư Sinh học và Khoa học máy tính tại Technion (Viện Công nghệ Israel), cho biết, công trình đột phá này cho thấy sự thay đổi mô hình trong phát hiện kháng sinh và thực sự là phát hiện ra thuốc nói chung. Bên cạnh việc sàng lọc trên silica, phương pháp này sẽ cho phép sử dụng học sâu ở tất cả các giai đoạn phát triển kháng sinh, từ khám phá đến cải thiện hiệu quả và độc tính thông qua chỉnh sửa thuốc và hóa dược.

Viet’s Post (theo MIT)

Tại sao việc phát triển vắc xin cho vi rút corona lại khó khăn đến vậy?

Tính đến ngày 21 tháng 2, 2.250 người đã chết trên toàn thế giới vì vi rút corona, trong khi 18.862 người đã hồi phục và 55.703 người hiện đang bị nhiễm bệnh. Sau khi câu chuyện về vi rút corona trở thành những câu chuyện tin tức hàng đầu trong khoảng một tháng rưỡi, nhiều người có thể tự hỏi tại sao một loại vắc xin cho vi rút vẫn chưa được tạo ra. Tất nhiên, câu trả lời đơn giản là nó khó khăn. Vậy điều gì gây khó khăn?

Để bắt đầu trả lời câu hỏi này, chúng ta cần biết rằng vi rút đột biến rất nhanh. Vi rút corona được tạo thành từ axit ribo nucleic (RNA), và vì vật liệu di truyền này tồn tại dưới dạng một sợi đơn, không giống như DNA sợi kép có thể dễ dàng bị cắt và sửa chữa lại sau khi bị phá hủy từng đoạn. Điều này cho phép vi rút RNA biến đổi nhanh chóng, có nghĩa là bất kỳ phương pháp chữa trị hoặc vắc xin nào được tạo ra cho một vi rút RNA cụ thể có thể nhanh chóng trở nên lỗi thời. Mặc dù vắc xin đã hoạt động tốt trong việc ngăn chặn một số phiên bản vi rút nhất định. Sự tái phát của bệnh bại liệt ở một số quốc gia nhờ phiên bản đột biến mới miễn dịch với vắc xin trước đó là một ví dụ điển hình về việc ngăn chặn vi rút khó khăn ngay cả khi vắc xin đã được tạo ra.

Hơn thế nữa, vắc xin thường mất nhiều năm để tiếp cận thị trường vì chúng phải trải qua sáu bước phát triển bao gồm giai đoạn thử nghiệm lâm sàng ba giai đoạn. Điều này có nghĩa là, tại thời điểm một loại vắcxin hiệu quả đã được phát triển và được phê duyệt là sử dụng an toàn, vấn đề dịch bệnh có thể không còn ở trong trường hợp khẩn cấp nữa. Ngoài ra, nếu mức độ khẩn cấp giảm để phát triển vắc xin vì tỷ lệ lây nhiễm giảm nhờ các yếu tố khác, nghiên cứu về vắc xin có khả năng bị đình trệ và bị lãng quên, như những gì đã xảy ra với vắc xin cho bệnh SARS.

Thêm vào đó, trái với niềm tin phổ biến, tỷ suất lợi nhuận từ việc phát triển vắc xin không thú vị đối với hầu hết các công ty dược phẩm bằng việc phát triển các loại thuốc khác, như thuốc giảm đau. Brad Loncar, một nhà đầu tư công nghệ sinh học và giám đốc điều hành của Loncar Investments cho biết, việc phát triển thành công vắc xin phòng ngừa hoặc điều trị cho một cuộc khủng hoảng sức khỏe cộng đồng là rất khó. Nó thường tốn rất nhiều thời gian và tiền bạc … Thông thường có rất ít tiền cho các công ty phát triển thành công một thứ gì đó, chứ không phải hàng tỷ mà một số nhà đầu tư lầm tưởng.”

Người ta cũng ít khuyến khích để phát triển vắc xin khi các loại thuốc hiện có được sử dụng để giải quyết các loại vi rút không gây đại dịch, với một số thành công, để giải quyết vi rút corona. Ví dụ, Remdesevir, một thuốc chống HIV của Gilead, đã được sử dụng với một số thành công trong điều trị bệnh nhân bị nhiễm vi rút corona, trong khi Kaletra, là sự kết hợp của hai loại thuốc chống HIV từ tập đoàn dược phẩm AbbVie hiện đang được thử nghiệm ở Trung Quốc.

Viet’s Post (Theo Singularity Hub)

Tại sao Covid-19 lây nhiễm với tốc độ cao và cách thức khác thường?

Tóm lược

Một nghiên cứu khoa học mới đây bởi các nhà khoa học ở Đại học Tôn Trung Sơn, Thâm Quyến, Quảng Đông, Trung Quốc đăng trên tạp chí Biochemical and Biophysical Research Communications ngày 17/2/2020 khi phân tích mô hình cấu trúc 3D của vùng tương tác giữa virus và tế bào vật chủ đã phần nào giải thích những câu hỏi lâu nay về tốc độ nhiễm bệnh, cách thức và vật chủ truyền bệnh, tỷ lệ tử vong, và chiến lược phát triển thuốc điều trị hiệu quả “đại dịch” Covid-19 được gây ra bởi 2019-nCoV, một loại coronavirus mới được xác định có độ tương đồng cao với SARS-CoV. Công bố này có vẻ chưa được truyền thông ở trong và ngoài nước chú ý nhiều, và mặc dù chỉ là nghiên cứu lý thuyết trên mô hình máy tính, kết quả nghiên cứu là rất đáng lưu tâm đối với cộng đồng khoa học và dân chúng.

Cụ thể, các tác giả đã thực hiện một phân tích cấu trúc của vùng liên kết thụ thể (receptor binding domain, RBD) của một loại spike glycoprotein chịu trách nhiệm cho sự xâm nhập của coronavirus vào tế bào chủ. Các RBD từ hai loại virus (2019-nCoV và SARS-CoV) chia sẻ 72% độ tương đồng trong các chuỗi axit amin và kết quả mô phỏng phân tử cho thấy các cấu trúc 3D rất giống nhau. Tuy nhiên, 2019-nCoV có một vòng lặp riêng biệt với các gốc glycyl linh hoạt thay thế cho các gốc prolyl cứng nhắc trong SARS-CoV. Kết quả từ phân tích mô hình hóa phân tử tiết lộ rằng RBD ở 2019-nCoV có tương tác mạnh hơn với enzyme chuyển đổi angiotensin 2 (ACE2). Có một phenylalanine F486 độc đáo trong vòng lặp linh hoạt này có khả năng đóng vai trò chính cho phép xâm nhập vào “túi” kỵ nước sâu trong phân tử ACE2. ACE2 được biểu hiện phổ biến với các cấu trúc chính được bảo tồn trên các ngành động vật từ cá, lưỡng cư, bò sát, chim, đến động vật có vú. Phân tích cấu trúc cho thấy rằng ACE2 từ những động vật này có khả năng liên kết RBD của 2019-nCoV, khiến chúng trở thành vật chủ tự nhiên tiềm năng cho virus. 2019-nCoV được cho là truyền qua các giọt hô hấp. Tuy nhiên, vì ACE2 được biểu hiện chủ yếu ở ruột, tinh hoàn và thận, cho nên virus nCoV có thể truyền qua đường tiêu hóa từ miệng và các đường lây truyền khác. Cuối cùng, các tác giả đề xuất phát triển các loại thuốc tiềm năng để chống lại virus này như các kháng thể và các chất ức chế phân tử nhỏ có thể ngăn chặn sự tương tác của ACE2 với RBD.

Chúng ta biết rằng các coronavirus thuộc về một họ virus lớn. Chúng có thể được phân thành bốn chi: Alpha-, Beta-, Gamma- và Delta coronavirus. Các alphacoronavirus đại diện bao gồm coronavirus NL63 (HCoV-NL63), trong khi các betacoronavirus bao gồm SARS-CoV và MERS-CoV gây các đại dịch nổi tiếng nhất gần đây. Dựa trên sự tương tự trình tự axit nucleic, 2019-nCoV được xác định là một betacoronavirus. Sự xâm nhập của tất cả các coronavirus vào tế bào chủ được trung gian bởi một loại spike glycoprotein mang lại cho coronavirus một hình dạng giống như vương miện bằng cách hình thành các gai trên bề mặt của chúng. Trình tự axit amin của phân tử glycoprotein này bao gồm một vùng ectodomain lớn, một vùng xuyên màng và một đuôi nội bào đầu C ngắn.

Virus 2019-nCoV có hệ gen tương đồng 80% với coronavirus gây bệnh SARS (SARS-CoV) được phân lập từ người bệnh hoặc con cầy hương, và tương đồng cao nhất khoảng 88% với một coronavirus tương tự tác nhân gây bệnh SARS nhưng được phân lập từ dơi. Trong toàn bộ bộ gen 29,903 bp của 2019-nCoV, vùng được bảo tồn ít nhất được mã hóa cho một loại spike glycoprotein với độ tương đồng là 74-83%. Spike glycoprotein hình thành gai trên bề mặt của coronavirus và chịu trách nhiệm cho sự xâm nhập của virus vào tế bào chủ. RBD trong phân tử glycoprotein liên kết trực tiếp các thụ thể trên bề mặt tế bào chủ. Trong trường hợp SARS-CoV và CoV tương tự SARS ở dơi, thụ thể là ACE2, một exopeptidase xúc tác sự chuyển đổi angiotensin I thành angiotensin1-9 hoặc chuyển đổi angiotensin II thành angiotensin1-7. Ở cấp độ protein, toàn bộ glycoprotein và RBD của 2019-nCoV chia sẻ lần lượt 76% và 72% trình tự tương ứng với SARS-CoV.

So sánh các cấu trúc đã biết của RBD từ SARS-CoV và tương tác với ACE2, từ đó suy ra các mô hình phân tử tương ứng cho 2019-nCoV

Kết quả mô phỏng cấu trúc phân tử RBD cho thấy các cấu trúc 3D của 2 virus này rất giống nhau. Tuy nhiên, 2019-nCoV có một vòng lặp riêng biệt với các gốc glycyl linh hoạt thay thế cho các gốc prolyl cứng nhắc trong SARS-CoV. Mô hình hóa phân tử tiết lộ rằng 2019-nCoV RBD có tương tác mạnh hơn với enzyme chuyển đổi angiotensin 2 (ACE2). Có một phenylalanine F486 độc đáo trong vòng lặp linh hoạt này có khả năng đóng vai trò chính cho phép xâm nhập vào “túi” kỵ nước sâu trong phân tử ACE2. ACE2 được biểu hiện phổ biến với các cấu trúc chính được bảo tồn trên các ngành động vật từ cá, lưỡng cư, bò sát, chim, đến động vật có vú. Cụ thể, khi so sánh ACE2 ở người với các đại diện tương ứng ở chim, thú (dơi, cầy hương) thấy tương đồng từ 81-83%, trong khi với đại diện từ bò sát (rắn), lưỡng cư (ếch) và cá có độ tương đồng 59-61%. Do đó, sẽ không có gì ngạc nhiên nếu bất kỳ động vật hoang dã nào trong số này được phát hiện là vật chủ trực tiếp hoặc trung gian của 2019-nCoV. Các coronavirus tương tự như SARS-CoV đã được tìm thấy ở nhiều loài dơi được coi là ổ chứa tự nhiên cho virus. Chúng cũng có thể là vật chủ cho 2019-nCoV. Tuy nhiên, khả năng những động vật máu lạnh như rắn có thể phục vụ như một vật chủ không thể loại trừ. Vùng tương tác linh hoạt được xác định trong nghiên cứu của các tác giả cho thấy có thể cho phép vi rút thích nghi với cả vật chủ máu lạnh và máu nóng.

Chúng ta cũng đã biết 2019-nCoV được cho là truyền qua các giọt hô hấp. Tuy nhiên, ACE2 được biểu hiện rất thấp ở phổi. Điều này giải thích phần nào tỷ lệ tử vong ở bệnh nhân mắc 2019-nCoV thấp hơn nhiều so với SARS và các bệnh trước đây do coronavirus gây ra. Trong khi đó ACE2 được biểu hiện chủ yếu ở ruột, tinh hoàn và thận, cho nên virus nCoV có thể truyền qua đường tiêu hóa từ miệng đến hậu môn và các đường lây truyền khác. Điều này đã có một vài minh chứng được công bố trước đây. Các nghiên cứu trước đây đã chứng minh rằng triệu chứng tiêu chảy đã có mặt ở 70% bệnh nhân bị nhiễm SARS-CoV. Quan trọng hơn, một báo cáo gần đây đã chứng minh sự hiện diện của 2019-nCoV trong phân của bệnh nhân bị tiêu chảy khởi phát. Mặc dù phát hiện này đã được ghi nhận trong các báo cáo khác, các xét nghiệm phân và mẫu nước tiểu cho chẩn đoán 2019-nCoV cần được quan tâm, điều này có thể giúp tiết lộ các con đường lây truyền virus khác.

Cuối cùng, các tác giả đề xuất phát triển các loại thuốc tiềm năng để chống lại virus này như các kháng thể và các chất ức chế phân tử nhỏ có thể ngăn chặn sự tương tác của ACE2 với RBD. Điều này dựa trên việc vi rút liên kết với thụ thể RBD cụ thể sẽ quyết định liệu một tế bào hoặc động vật có thể bị nhiễm bệnh hay không và cũng là mục tiêu cho các phát minh trị liệu để điều trị các bệnh do coronavirus gây ra. Bằng cách liên kết trực tiếp với ACE2 trên bề mặt tế bào chủ, các spike glycoprotein đóng vai trò thiết yếu trong việc nhiễm virus. Một cách rõ ràng để ngăn chặn sự lây nhiễm virus là chặn tương tác RBD và ACE2. Điều này có thể đạt được bằng cách sử dụng kháng thể hoặc các chất ức chế phân tử nhỏ. Đương nhiên, các kháng thể và chất ức chế có thể phá vỡ sự tương tác của RBD với ACE2 có tầm quan trọng trong điều trị. Bằng cách sử dụng phương pháp ghép phân tử, một nghiên cứu trước đó đã xác định N- (2-aminoethyl) -1 aziridine-ethanamine là một chất ức chế ACE2 mới ngăn chặn hiệu quả phản ứng dung hợp tế bào với vi rút qua trung gian RBD. Điều này gợi ý một ứng cử viên tiềm năng và là chất chủ lực để phát triển thuốc điều trị. Trong khi đó, các xét nghiệm sinh hóa và tế bào có thể được thiết lập để sàng lọc các thư viện hợp chất hóa học để xác định các chất ức chế mới. Mặt khác, nhiều chất ức chế enzyme hiện đang được sử dụng để điều trị tăng huyết áp và các bệnh tim mạch khác. Trong số đó có captopril, perindopril, ramipril, lisinopril, benazepril và moexipril. Mặc dù các loại thuốc này chủ yếu nhắm mục tiêu vào ACE, một chất tương đồng của ACE2 với độ tương đồng trình tự 42% và độ tương tự trình tự 61% ở vùng trung tâm xúc tác, nhưng chúng cũng có thể có hiệu quả đối với ACE2. Cần lưu ý rằng các chất ức chế enzyme liên kết với trung tâm xúc tác hơn là vị trí gắn RBD. Tuy nhiên, các chất ức chế enzyme này có thể gián tiếp thay đổi cấu trúc của vị trí gắn RBD và do đó ảnh hưởng đến sự tương tác của ACE2 với RBD. Việc kiểm tra các loại thuốc này về khả năng ngăn chặn tương tác RBD / ACE2 là rất đáng giá, cần được tiếp tục nghiên cứu.

Viet’s Post lược dịch lần đầu từ Biochemical and Biophysical Research Communications

Phương pháp nào để điều trị nhiễm vi rút corona mới (2019-nCoV)?

Số trường hợp xác nhận nhiễm coronavirus mới 2019 (2019-nCoV) được báo cáo cho Tổ chức Y tế Thế giới (WHO) vẫn tiếp tục gia tăng trên toàn thế giới [1]. Giống như hai loại coronavirus ưu tiên khác của WHO là SARS-CoV [2] và MERS-CoV [3], vi rút 2019-nCoV cũng gây tử vong. Tính đến ngày 3 tháng 2 năm 2020, 2019-nCoV đã gây ra 362 trường hợp tử vong trong số 17 391 trường hợp được xác nhận và báo cáo cho WHO [1]. Hiện vẫn chưa có phương pháp điều trị chống vi rút cụ thể nào. Hạn chế chính trong quản lý lâm sàng chủ yếu vẫn là điều trị triệu chứng, với sự tác động hỗ trợ vào cơ quan đích, nhằm chăm sóc tích cực cho bệnh nhân bị bệnh nặng.

Hoạt động chưa từng có của WHO và các cơ quan y tế công cộng toàn cầu khác chủ yếu tập trung vào việc ngăn ngừa lây truyền, các biện pháp kiểm soát nhiễm trùng và sàng lọc du khách. Việc phát triển vắc xin đã nhận được tài trợ ngay lập tức; tuy nhiên, giống như với SARS-CoV và MERS-CoV, việc hỗ trợ phát triển các phương pháp điều trị cho 2019-nCoV nhằm giúp giảm tỷ lệ tử vong đã không được đưa ra. Lúc này nhu cầu cấp thiết là cần tập trung tài trợ và đầu tư nghiên cứu khoa học vào việc thúc đẩy các can thiệp trị liệu mới trong điều trị nhiễm coronavirus.

Tất cả ba loại coronavirus gây ra phản ứng miễn dịch của vật chủ không hiệu quả và bất thường này đều có liên quan đến bệnh lý phổi nghiêm trọng, dẫn đến tử vong [2,3,4]. Tương tự như bệnh nhân mắc SARS-CoV và MERS-CoV, một số bệnh nhân mắc 2019-nCoV phát triển hội chứng suy hô hấp cấp tính (ARDS) với thay đổi hình ảnh đặc trưng của phổi (kính mờ) khi chụp cắt lớp vi tính lồng ngực. Ở hầu hết các bệnh nhân đã chết, nhiễm vi rút 2019-nCoV cũng liên quan đến một “cơn bão cytokine”, được đặc trưng bởi sự gia tăng nồng độ trong huyết tương của các interleukin 2, 7 và 10, yếu tố kích thích bạch cầu hạt, protein cảm ứng interferon-protein 10, protein đơn bào 1, protein viêm đại thực bào 1 alpha và yếu tố hoại tử khối u α [2,3,4,5,6]. (Một “cơn bão cytokine” là sự sản xuất quá mức của các tế bào miễn dịch và các hợp chất kích hoạt của chúng (cytokine), trong nhiễm trùng cúm, thường liên quan đến sự gia tăng các tế bào miễn dịch được kích hoạt vào phổi). Ở những người sống sót trong điều trị tích cực, những phản ứng miễn dịch và phản ứng miễn dịch quá mức dẫn đến tổn thương phổi và xơ hóa lâu dài, gây ra khuyết tật chức năng và làm giảm chất lượng cuộc sống [7,8].

Sẽ cần mất vài năm để phát triển và đánh giá các loại thuốc cụ thể cho điều trị 2019-nCoV. Trong khi đó, một loạt các liệu pháp điều trị theo định hướng vật chủ (người) hiện tại đã được chứng minh là an toàn [9, 10, 11] có thể được sử dụng để điều trị nhiễm trùng 2019-nCoV. Ví dụ, một số loại thuốc bán trên thị trường có hồ sơ an toàn tuyệt vời như metformin, glitazone, fibrate, sartans và atorvastin, cũng như các chất dinh dưỡng bổ sung và sinh phẩm y tế có thể làm giảm miễn dịch, tăng cường đáp ứng miễn dịch và ngăn chặn hoặc kiềm chế ARDS [9, 10, 11]. Các công thức thuốc chứa kẽm và các kim loại khác dường như cũng có hoạt động chống vi rút [12], là các giải pháp an toàn, rẻ tiền và có sẵn. Các công thức này có thể được sử dụng như là thuốc điều trị theo cách đơn trị liệu hoặc là liệu pháp phối hợp với cyclosporine, lopinavir, ritonavir, interferon beta 1b, ribavirin, remdesivir, các kháng thể đơn dòng và các peptide kháng vi rút đặc hiệu với 2019-nCoV. Bên cạnh đó, Tocilizumab, một kháng thể đơn dòng nhắm vào thụ thể interleukin 6, cũng có một hồ sơ an toàn tốt. Ngoài ra, các kháng thể đơn dòng và đa dòng cho 2019-nCoV có thể được phát triển để điều trị dự phòng sau phơi nhiễm.

Các thử nghiệm đang được tiến hành bằng các liệu pháp tế bào để điều trị ARDS có thể được mở rộng sang điều trị cho những bệnh nhân bị bệnh nặng với nhiễm trùng 2019-nCoV. Liệu pháp tế bào [13] sử dụng tế bào trung mô từ người cho máu, đã được chứng minh là làm giảm viêm “không sản xuất” (non-productive inflammation) (một phản ứng đối với vết thương, sự nhiễm trùng hoặc kích thích được đặc trưng bởi vết đỏ, phồng rộp, nóng và đau) và ảnh hưởng đến tái tạo mô và đang được đánh giá trong các thử nghiệm lâm sàng pha 1/2 ở bệnh nhân mắc ARDS (NCT02804945; NCT03608592). Nhiễm trùng 2019-nCoV ban đầu có liên quan đến tăng phản ứng Th2 [4] có thể phản ánh phản ứng sinh lý nhằm hạn chế phản ứng viêm quá mức, một hiện tượng lâm sàng giúp hướng dẫn thời gian điều trị interferon tối ưu ở bệnh nhân nhiễm trùng huyết, dẫn đến tăng tỷ lệ sống [14]. Sự phong tỏa Interleukin 17 có thể có lợi cho những bệnh nhân bị nhiễm trùng 2019-nCoV và tăng nồng độ interleukin 17 trong huyết tương.

Sự phân tách và phát triển ngắn hạn các tế bào T chống vi rút đã được chứng minh là một quy trình cứu sống cho bệnh nhân sau khi ghép tế bào gốc tạo máu tự thân với nhiễm trùng cytomegalovirus [15]. Việc phát triển các tế bào T đặc hiệu chống 2019-nCoV, dưới dạng thuốc tế bào, có thể hỗ trợ điều chế các sản phẩm tế bào T nhằm điều trị bổ trợ cho bệnh nhân bị nhiễm trùng 2019-nCoV nặng.

Một số cơ hội hiếm hoi để đánh giá các can thiệp điều trị ở đỉnh điểm của sự bùng phát SARS-CoV và MERS-CoV đã bị bỏ lỡ do sự chậm trễ nhẽ ra có thể tránh được và do sự suy giảm số lượng các trường hợp sau đó, khiến nhiều câu hỏi về mầm bệnh coronavirus vẫn chưa được giải đáp. Điều đáng thất vọng này làm cho đến nay các thử nghiệm điều trị được đăng ký cho MERS-CoV vẫn chưa hoàn tất. Trong khi 2019-nCoV vẫn đang tiếp tục lan rộng và phát triển, và số người chết tăng theo cấp số nhân, việc thúc đẩy sự phát triển trị liệu mới chắc chắn trở nên quan trọng nhằm giảm thiểu số ca tử vong do nhiễm 2019-nCoV.

Viet’s Post dịch đăng lần đầu dựa theo The Lancet

Tác giả gốc: Alimuddin Zumla, David S Hui, Esam I Azhar, Ziad A Memish, Markus Maeurer.
AZ là điều tra viên chính của Mạng lưới Pan-Phi về Nhiễm trùng mới nổi và tái phát (PANDORA-ID-NET), được tài trợ bởi Hiệp hội thử nghiệm lâm sàng các nước châu Âu và đang phát triển, được hỗ trợ theo Horizon 2020, Chương trình khung của EU cho nghiên cứu và Đổi mới, và một điều tra viên cao cấp của Viện nghiên cứu sức khỏe quốc gia. MM là thành viên của nhóm cố vấn miễn dịch bẩm sinh của Quỹ Bill & Melinda Gates, và công việc của ông được tài trợ bởi Quỹ Champalimaud.

Tài liệu tham khảo
1.WHO. Novel coronavirus (2019-nCoV) situation report – 14. https://www.who.int/docs/default-source/coronaviruse/situation-reports/20200203-sitrep-14-ncov.pdf?sfvrsn=f7347413_2
2.Hui DSC Zumla A. Severe acute respiratory syndrome: historical, epidemiologic, and clinical features. Infect Dis Clin North Am. 2019; 33: 869-889
3.Azhar EI Hui DSC Memish ZA Drosten C Zumla A. The Middle East respiratory syndrome (MERS). Infect Dis Clin North Am. 2019; 33: 891-905
4.Huang C Wang Y Li X. Clinical features of patients infected with 2019 coronavirus in Wuhan, China. Lancet. 2020; (published online Jan 24). https://doi.org/10.1016/S0140-6736(20)30183-5
5.Li G Fan Y Lai Y et al. Coronavirus infections and immune responses. J Med Virol. 2020; (published online Jan 25.). DOI:10.1002/jmv.25685
6.Channappanavar R Perlman S. Pathogenic human coronavirus infections: causes and consequences of cytokine storm and immunopathology. Semin Immunopathol. 2017; 39: 529-539
7.Batawi S Tarazan N Al-Raddadi R et al. Quality of life reported by survivors after hospitalization for Middle East respiratory syndrome (MERS). Health Qual Life Outcomes. 2019; 17: 101.
8.Ngai JC Ko FW Ng SS To KW Tong M Hui DS. The long-term impact of severe acute respiratory syndrome on pulmonary function, exercise capacity and health status. Respirology. 2010; 15: 543-550
9.Zumla A Chan JF Azhar EI Hui DS Yuen KY. Coronaviruses – drug discovery and therapeutic options. Nat Rev Drug Discov. 2016; 15: 327-347
10.Beigel JH Nam HH Adams PL et al. Advances in respiratory virus therapeutics—a meeting report from the 6th ISIRV antiviral group conference. Antiviral Res. 2019; 167: 45-67
11.Zumla A Azhar EI Arabi Y et al. Host-directed therapies for improving poor treatment outcomes associated with the Middle East respiratory syndrome coronavirus infections. Int J Infect Dis. 2015; 40: 71-74
12.Barnard DL Wong MH Bailey K et al. Effect of oral gavage treatment with ZnAL42 and other metallo-ion formulations on influenza A H5N1 and H1N1 virus infections in mice. Antivir Chem Chemother. 2007; 18: 125-132
13.Horie S Gonzalez HE Laffey JG Masterson CH. Cell therapy in acute respiratory distress syndrome. J Thorac Dis. 2018; 10: 5607-5620
14.Davies R O’Dea K Gordon A. Immune therapy in sepsis: are we ready to try again?. J Intensive Care Soc. 2018; 19: 326-344
15.Lerias JR Paraschoudi G Silva I et al. Clinically relevant immune responses against cytomegalovirus: implications for precision medicine. Int J Mol Sci. 2019; 201986.

Tin liên quan

[feedzy-rss feeds=”tin-tong-hop” max=”4″ feed_title=”yes” keywords_title=”corona, Vũ Hán, viêm phổi, nCoV, Hồ Bắc” size=”150″ meta=”date” sort=”date_desc” refresh=”15_days” summary=”no” thumb=”auto” size=”75″ columns=”2″ template=”default” error_empty=” “]
[feedzy-rss feeds=”science” max=”4″ feed_title=”yes” keywords_title=”corona, Wuhan, nCoV, Hubei” size=”150″ meta=”date” sort=”date_desc” refresh=”15_days” summary=”no” thumb=”auto” size=”75″ columns=”2″ template=”default” error_empty=”Sự kiện này đã kết thúc hoặc chủ đề này không còn được quan tâm”]

11 học viên bảo vệ thạc sỹ CN Sinh học Quý 3/2017

11 học viên đã bảo vệ thành công luận văn thạc sỹ CN Sinh học Quý 3/2017, trong đó có 1 luận văn xuất sắc và 4 luận văn xếp loại giỏi. Xin chúc mừng!

%d bloggers like this: